Історія телевізійної камери
Першим перетворювачем
оптичного зображення в електричний сигнал (і навпаки) був дуже простий
електромеханічний пристрій, запропонований у 1884 р. німецьким
інженером Паулем Ніпковим. Розкладання зображення на елементи (пікселі)
здійснював диск Ніпкова з отворами, розташованими у радіальному напрямку таким
чином, що за один оберт кожен отвір зчитував свій фрагмент зображення,
одномоментно пропускаючи на фотоприймач тільки один піксель. Це дозволяло
використовувати у пристрої найпростіший фотоприймач – фоторезистор. Цікаво, що
відтворити зображення можна було за допомогою такого ж диску, спостерігаючи
через нього електричне джерело світла, на яке подавали підсилений електричний
сигнал з фоторезистора. У наш час диск Ніпкова знайшов застосування в
конфокальній мікроскопії надвисокої роздільної здатності та в швидкісній
фотографії.
Електронну систему
телебачення (з електронною розгорткою зображень) запатентував у
1907 р. російський фізик Борис Розінг, що дозволило у 1911 р.
передати за допомогою цієї системи телевізійне зображення. Ідея електронного
телебачення була підхоплена учнем Розінга – Володимиром Зворикіним, якого під
час громадянської війни в Росії доля закинула в США. Лише у 1929 р.
Зворикіну вдалося зайнятися реалізацією повністю електронного телебачення.
Цьому сприяло знайомство з Давидом Сарновим, який ще до революції в юному віці
покинув разом з батьками Росію і якому судилося стати в 1930 р.
президентом найбільшої у світі компанії з виробництва електронної техніки – RCA, а до того, у 1926 р. – одним із засновників NBC, спочатку – радіомовної, а потім і першої телевізійної компанії
США. У 1931 р. Зворикін створив приймальну телевізійну трубку – кінескоп,
а в 1934 р. – передавальну трубку – іконоскоп. Світлочутлива мішень
іконоскопа мала мозаїчну структуру, в якій пікселєм слугувала крапелька срібла
на поверхні тонкої діелектричної пластини, сенсибілізована цезієм. Така
крапелька разом із суцільним срібним покриттям протилежного боку пластини
створювала світлочутливий конденсатор, фотоелектричний заряд з якого зчитувався
електронним променем.
У 1953 р. в США
розпочалися перші в світі кольорові передачі в системі аналогового кольорового
телебачення NTSC (англ. National Television Standards Committee
– Національний комітет з телевізійних стандартів США).
У
1961 р. американським вченим Юджіном Лоллі була описана конструкція
мозаїчного датчика зображення, призначеного для астронавігації. Елементом
датчика слугував напівпровідниковий координатний фотоприймач з поперечним
фотоефектом. Лоллі запропонував перетворювати вихідні аналогові сигнали
мозаїчних датчиків у цифрові фотознімки космічних об’єктів і здійснювати за
допомогою цих знімків керування міжпланетними польотами. Концепція Лоллі була
пізніше використана американським та європейським космічними агентствами.
У 1963 р.
дослідником американської фірми Fairchild
Imaging Френком Венлесом була запропонована КМОН-технологія виготовлення
логічних схем, яка завдяки відсутності споживання КМОН-схемою електронергії в
статичному режимі стала швидко витісняти біполярну технологію і у 80-х роках
минулого століття стала основною технологією виготовлення інтегральних схем.
Ідею цифрового
фотоапарату запропонували у 1969 р. Віллард Бойль та Джордж Сміт,
дослідники американської компанії Bell
Laboratories. Вони використали для реєстрації зображень винайдений ними
прилад із зарядовим зв’язком (ПЗЗ), який виглядав як лінійка з елементів
пам’яті, в які можна було вносити електричні заряди, а потім зчитувати їх
послідовним переміщенням зарядів вздовж лінійки (так званий зсувний регістр).
Накопичення фотоелектричних зарядів в лінійці з семи МОН-елементів було
продемонстровано дослідниками Bell Labs
в 1970 р., що відкрило шлях до створення сканера та цифрового
апарата. За винахід ПЗЗ ці вчені були
удостоєні у 2009 р. Нобелівської премії з фізики.
У 1973 р.
американська фірма Fairchild почала
промисловий випуск чорно-білих ПЗЗ-матриць, які налічували
100×100 елементів. У 1976 р. цією ж фірмою була випущена перша
промислова цифрова камера, яка була з’єднана з комп’ютером і використана для
контролю виробничого процесу.
Перша кольорова
відеокамера на основі ПЗЗ-матриці була випущена у 1980 р. японською фірмою
Sony. У 1981 р. ця ж фірма
випустила перший кольоровий електронний фотоапарат з роздільною здатністю
0,28 Мпікселів («статичну» відеокамеру, яка знімала у покадровому режимі)
і записувала дані в аналоговому форматі NTSC
на двохдюймовий магнітний диск. Низька роздільна здатність (525 рядків)
дозволяла лише спостерігати зображення на екрані монітора і була недостатньою
для друку фотознімків.
У 1982 р. Sony випустила перші камкордери –
відеокамери з записом відеосигналу
на відеокасету (магнітну
стрічку). Велика заслуга
у створенні кольорової цифрової
камери належить досліднику фірми Sony
Кацуо Івама.
Перший повністю цифровий
фотоапарат було створено
у 1988 р. японською фірмою Fuji
у 1988 р., але їх масовий випуск було розпочато лише у 1990 р.
фірмою Sony.
Відмінність між цифровим
фотоапаратом та цифровою відеокамерою мінімальна і лежить переважно в площині
електроніки, тому їх часто називають узагальнюючим терміном «цифрова камера».
У 40-х роках минулого
століття почалися активні дослідження впливу шумів на телевізійні зображення.
Американський фізик Альберт Роуз, один з творців телевізійних систем в RCA, показав, що
для надійного виявлення людиною невеликого об’єкта у зашумленому зображенні
яскравість об’єкта має принаймні у 5 разів перевищувати стандартне відхилення
потужності шуму (критерій Роуза). У 1946 р. Роуз для того, щоб
підкреслити, що частина фотонів, поглинутих датчиком зображення,
трансформується в зображення, а частина – в шуми, ввів поняття корисної
квантової ефективності, яку пізніше стали називати виявною квантовою
ефективністю.
В.Чадюк
Першим перетворювачем
оптичного зображення в електричний сигнал (і навпаки) був дуже простий
електромеханічний пристрій, запропонований у 1884 р. німецьким
інженером Паулем Ніпковим. Розкладання зображення на елементи (пікселі)
здійснював диск Ніпкова з отворами, розташованими у радіальному напрямку таким
чином, що за один оберт кожен отвір зчитував свій фрагмент зображення,
одномоментно пропускаючи на фотоприймач тільки один піксель. Це дозволяло
використовувати у пристрої найпростіший фотоприймач – фоторезистор. Цікаво, що
відтворити зображення можна було за допомогою такого ж диску, спостерігаючи
через нього електричне джерело світла, на яке подавали підсилений електричний
сигнал з фоторезистора. У наш час диск Ніпкова знайшов застосування в
конфокальній мікроскопії надвисокої роздільної здатності та в швидкісній
фотографії.
Електронну систему
телебачення (з електронною розгорткою зображень) запатентував у
1907 р. російський фізик Борис Розінг, що дозволило у 1911 р.
передати за допомогою цієї системи телевізійне зображення. Ідея електронного
телебачення була підхоплена учнем Розінга – Володимиром Зворикіним, якого під
час громадянської війни в Росії доля закинула в США. Лише у 1929 р.
Зворикіну вдалося зайнятися реалізацією повністю електронного телебачення.
Цьому сприяло знайомство з Давидом Сарновим, який ще до революції в юному віці
покинув разом з батьками Росію і якому судилося стати в 1930 р.
президентом найбільшої у світі компанії з виробництва електронної техніки – RCA, а до того, у 1926 р. – одним із засновників NBC, спочатку – радіомовної, а потім і першої телевізійної компанії
США. У 1931 р. Зворикін створив приймальну телевізійну трубку – кінескоп,
а в 1934 р. – передавальну трубку – іконоскоп. Світлочутлива мішень
іконоскопа мала мозаїчну структуру, в якій пікселєм слугувала крапелька срібла
на поверхні тонкої діелектричної пластини, сенсибілізована цезієм. Така
крапелька разом із суцільним срібним покриттям протилежного боку пластини
створювала світлочутливий конденсатор, фотоелектричний заряд з якого зчитувався
електронним променем.
У 1953 р. в США
розпочалися перші в світі кольорові передачі в системі аналогового кольорового
телебачення NTSC (англ. National Television Standards Committee
– Національний комітет з телевізійних стандартів США).
У
1961 р. американським вченим Юджіном Лоллі була описана конструкція
мозаїчного датчика зображення, призначеного для астронавігації. Елементом
датчика слугував напівпровідниковий координатний фотоприймач з поперечним
фотоефектом. Лоллі запропонував перетворювати вихідні аналогові сигнали
мозаїчних датчиків у цифрові фотознімки космічних об’єктів і здійснювати за
допомогою цих знімків керування міжпланетними польотами. Концепція Лоллі була
пізніше використана американським та європейським космічними агентствами.
У 1963 р.
дослідником американської фірми Fairchild
Imaging Френком Венлесом була запропонована КМОН-технологія виготовлення
логічних схем, яка завдяки відсутності споживання КМОН-схемою електронергії в
статичному режимі стала швидко витісняти біполярну технологію і у 80-х роках
минулого століття стала основною технологією виготовлення інтегральних схем.
Ідею цифрового
фотоапарату запропонували у 1969 р. Віллард Бойль та Джордж Сміт,
дослідники американської компанії Bell
Laboratories. Вони використали для реєстрації зображень винайдений ними
прилад із зарядовим зв’язком (ПЗЗ), який виглядав як лінійка з елементів
пам’яті, в які можна було вносити електричні заряди, а потім зчитувати їх
послідовним переміщенням зарядів вздовж лінійки (так званий зсувний регістр).
Накопичення фотоелектричних зарядів в лінійці з семи МОН-елементів було
продемонстровано дослідниками Bell Labs
в 1970 р., що відкрило шлях до створення сканера та цифрового
апарата. За винахід ПЗЗ ці вчені були
удостоєні у 2009 р. Нобелівської премії з фізики.
У 1973 р.
американська фірма Fairchild почала
промисловий випуск чорно-білих ПЗЗ-матриць, які налічували
100×100 елементів. У 1976 р. цією ж фірмою була випущена перша
промислова цифрова камера, яка була з’єднана з комп’ютером і використана для
контролю виробничого процесу.
Перша кольорова
відеокамера на основі ПЗЗ-матриці була випущена у 1980 р. японською фірмою
Sony. У 1981 р. ця ж фірма
випустила перший кольоровий електронний фотоапарат з роздільною здатністю
0,28 Мпікселів («статичну» відеокамеру, яка знімала у покадровому режимі)
і записувала дані в аналоговому форматі NTSC
на двохдюймовий магнітний диск. Низька роздільна здатність (525 рядків)
дозволяла лише спостерігати зображення на екрані монітора і була недостатньою
для друку фотознімків.
У 1982 р. Sony випустила перші камкордери –
відеокамери з записом відеосигналу
на відеокасету (магнітну
стрічку). Велика заслуга
у створенні кольорової цифрової
камери належить досліднику фірми Sony
Кацуо Івама.
Перший повністю цифровий
фотоапарат було створено
у 1988 р. японською фірмою Fuji
у 1988 р., але їх масовий випуск було розпочато лише у 1990 р.
фірмою Sony.
Відмінність між цифровим
фотоапаратом та цифровою відеокамерою мінімальна і лежить переважно в площині
електроніки, тому їх часто називають узагальнюючим терміном «цифрова камера».
У 40-х роках минулого
століття почалися активні дослідження впливу шумів на телевізійні зображення.
Американський фізик Альберт Роуз, один з творців телевізійних систем в RCA, показав, що
для надійного виявлення людиною невеликого об’єкта у зашумленому зображенні
яскравість об’єкта має принаймні у 5 разів перевищувати стандартне відхилення
потужності шуму (критерій Роуза). У 1946 р. Роуз для того, щоб
підкреслити, що частина фотонів, поглинутих датчиком зображення,
трансформується в зображення, а частина – в шуми, ввів поняття корисної
квантової ефективності, яку пізніше стали називати виявною квантовою
ефективністю.
В.Чадюк
Немає коментарів:
Дописати коментар